本发明涉及一种去除晶圆背面边缘薄膜的装置与方法，尤其涉及一种不仅能去除晶圆背面边缘薄膜，还能防止晶圆背面中心区域的薄膜被损坏的装置与方法。
背景技术：
在集成电路制造领域，外延工艺通常包括以下步骤：晶体生长、切片、圆边、研磨、刻蚀、背面处理、抛光、清洗、外延生长等。
背面处理步骤在重掺杂外延工艺中更为常用。在制造一重掺杂晶圆时，当温度约为1100℃，晶圆中的掺杂剂或杂质被引入到外延层，从而导致有害杂质的浓度上升，甚至在外延层产生新的微缺陷。因此，在晶圆背面形成薄膜是很有必要的。薄膜作为密封层阻止掺杂剂或杂质被引入到外延层。薄膜的材质可以是以下任意一种：sio2、si3n4、多晶硅等。薄膜，例如sio2薄膜，通过cvd(化学气相沉积)等方式形成在晶圆背面。
晶圆背面形成sio2薄膜后，接下来的工艺是去除晶圆背面边缘的sio2薄膜。由于在形成sio2薄膜的过程中，sio2薄膜不仅会在晶圆背面形成，还会在倒角、晶圆正面和晶圆背面的边缘形成。这些形成在倒角、晶圆正面和晶圆背面边缘的sio2薄膜是不希望得到的，应该去除。去除形成在晶圆背面边缘的sio2薄膜的传统方法是利用hf溶液或hf蒸汽去蚀刻sio2薄膜。形成在距离晶圆背面最外沿约0.5-3mm的sio2薄膜需要去除，厚度大约为0.3-3μm。目前，广泛用来去除晶圆背面边缘sio2薄膜的装置采用密封圈将晶圆背面的中心区域和边缘区域隔离开，然后将hf溶液或hf蒸汽喷在晶圆背面的边缘区域来去除sio2薄膜。然而，该装置的密封效果差强人意，从而可能导致当晶圆背面边缘的sio2薄膜被蚀刻时，晶圆中心区域的sio2薄膜也被去除。晶圆背面除去边缘区域，其余部分均被定义为中心区域。
技术实现要素：
相应地，本发明的目的是提出不仅能去除晶圆背面边缘薄膜，还能防止晶圆背面中心区域的薄膜被损坏的装置与方法。
在一具体实施方式中，一种去除晶圆背面边缘薄膜的装置包括真空吸盘，该真空吸盘具有内槽和位于真空吸盘外边缘的外槽；设置在内槽中的内密封圈；以及设置在外槽中的外密封圈。当晶圆放置在真空吸盘上时，真空吸盘上由内密封圈包围的区域和晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上。真空吸盘上由内密封圈与外密封圈之间的区域和晶圆所形成的空间充有压缩气体，并使真空吸盘上由内密封圈与外密封圈之间的区域和晶圆所形成的空间内保持正压，以防液体进入晶圆背面的中心区域。
在另一具体实施方式中，一种去除晶圆背面边缘薄膜的装置包括真空吸盘，该真空吸盘具有内槽和位于真空吸盘外边缘的外槽；以及设置在内槽中的内密封圈。当晶圆放置在真空吸盘上时，真空吸盘上由内密封圈包围的区域和晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上。真空吸盘上由内密封圈与外槽之间的区域和晶圆所形成的空间充有压缩气体，并使真空吸盘上由内密封圈与外槽之间的区域和晶圆所形成的空间内的气压大于大气压，以防液体进入晶圆背面的中心区域。
根据一具体实施方式，一种去除晶圆背面边缘薄膜的方法包括以下步骤：将晶圆放置在装置的真空吸盘上；将真空吸盘上由内密封圈包围的区域和晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上；向真空吸盘上由内密封圈与外密封圈之间的区域和晶圆所形成的空间提供压缩气体以使该空间充满压缩气体，并使该空间内保持正压；驱动真空吸盘以一转速转动；向晶圆背面的边缘喷洒蚀刻剂来去除晶圆背面边缘的薄膜；清洗晶圆；干燥晶圆；停止向真空吸盘上由内密封圈与外密封圈之间的区域和晶圆所形成的空间提供压缩气体；释放晶圆；从真空吸盘上取走晶圆。
根据另一具体实施方式，一种去除晶圆背面边缘薄膜的方法包括以下步骤：将晶圆放置在装置的真空吸盘上；将真空吸盘上由内密封圈包围的区域和晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上；向真空吸盘上由内密封圈与外槽之间的区域和晶圆所形成的空间提供压缩气体以使该空间充满压缩气体，并使该空间内的气压大于大气压；驱动真空吸盘以一转速转动；向晶圆背面的边缘喷洒蚀刻剂来去除晶圆背面边缘的薄膜；清洗晶圆；干燥晶圆；停止向真空吸盘上由内密封圈与外槽之间的区域和晶圆所形成的空间提供压缩气体；释放晶圆；从真空吸盘上取走晶圆。
附图说明
本领域的技术人员通过阅读具体实施例的描述，并参考附图，能够清楚的理解本发明的内容，其中附图包括：
图1是根据本发明第一实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置的立体图；
图2是图1所示装置的俯视图；
图3是图1所示装置不带密封圈的俯视图；
图4是图1所示装置的剖视图；
图5是图4中a部分的放大图；
图6是图1所示装置的另一剖视图；
图7是图6中b部分的放大图；
图8是图1所示装置在工作状态下的立体图；
图9是图1所示装置在工作状态下的剖视图；
图10是图9中c部分的放大图；
图11是根据本发明第二实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置的立体图；
图12是图11所示装置的剖视图；
图13是图12中d部分的放大图；
图14是根据本发明第三实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置的立体图；
图15是图14所示装置的剖视图；
图16是图15中e部分的放大图。
具体实施方式
参考图1所示，为根据本发明第一实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置的立体图。该装置100包括真空吸盘110、支撑台120、支撑杆130和驱动装置140。真空吸盘110固定在支撑台120上，可使用螺丝150固定。支撑台120设置在支撑杆130上。驱动装置140驱动支撑台120旋转，支撑台120进一步带动真空吸盘110随支撑台120一起旋转。
参考图2至图7所示，通过结合相应的附图，将对该装置100进行详细描述。如图2和图3所示，真空吸盘110的上表面设有一个环形内槽111，且内槽111的宽度从下往上逐渐变窄。真空吸盘110的上表面还设有与内槽111相连的多个互连的真空槽112。多个真空通道113竖直穿过真空吸盘110并与真空槽112相连。当晶圆放置在真空吸盘110上时，真空吸盘110上由内槽111包围的区域和晶圆所形成的空间通过真空通道113和真空槽112抽真空，以将晶圆固定在真空吸盘110上。
为了使真空吸盘110上的晶圆固定的更稳固，较佳地，真空吸盘110的上表面还设有真空沟槽114(如图4所示)。真空沟槽114为环状且靠近真空吸盘110的中心。内槽111和真空沟槽114为同心环，且内槽111和真空吸盘110的中心之间的距离大于真空沟槽114和真空吸盘110的中心之间的距离。用橡胶或其他类似材质制成的密封件115设置在真空沟槽114内，以提高真空吸盘110的气密性。密封件115具有水平部和与水平部大致垂直连接并逐渐向外延伸的侧部。使用紧固件116以及数个螺丝将密封件115的水平部固定在真空沟槽114内。当晶圆固定在真空吸盘110上时，密封件115的侧部紧压真空吸盘110的上表面。真空吸盘110上由真空沟槽114所包围的区域设有多个互连的真空槽117及多个真空通道118，该多个互连的真空槽117与真空沟槽114相连通，该多个真空通道118竖直穿过真空吸盘110并与真空槽117相连通。真空吸盘110上由密封件115包围的区域和晶圆所形成的空间通过真空通道118和真空槽117抽真空，以将晶圆固定在真空吸盘110上。
真空吸盘110的上表面的外边缘形成有外槽1113。为了使真空吸盘110上的内槽111与外槽1113之间的区域和晶圆所形成的空间内保持正压，真空吸盘110的上表面在内槽111和外槽1113之间还设有气流槽1111。内槽111、气流槽1111和外槽1113为同心圆环。气流槽1111内均匀分布有多个第一气孔1112，通过第一气孔1112向真空吸盘110上的内槽111与外槽1113之间的区域和晶圆所形成的空间内提供压缩气体，使该空间内充有压缩气体，从而使该空间内保持正压。在一个实施例中，正压为一个大气压。在另一个实施例中，正压大于一个大气压。较佳地，正压为1-1.5个大气压，较佳为1.2个大气压。外槽1113内设有多个第二气孔1114(如图5所示)。任一第一气孔1112和与其相对应的第二气孔1114都与真空吸盘110内的气体通道1121相连。
本发明的具体实施例中提供有两个密封圈，内密封圈1115设置在内槽111中，外密封圈1116设置在外槽1113中，以防处理晶圆背面的外边缘时，液体进入晶圆背面的中心区域。晶圆背面除了外边缘区域外其余部分均为中心区域。在一个实施例中，内密封圈1115和外密封圈1116的截面为圆形。
若晶圆上存在缺口，外槽1113向真空吸盘110的中心突起形成一个与晶圆的缺口相匹配的凹槽1117，外槽1113内与凹槽1117相对的位置设有定位销1118。当将外密封圈1116放置在外槽1113内时，外密封圈1116被定位销1118挤压进凹槽1117，提高了晶圆上缺口处的密封性。
优选地，为了避免外密封圈1116在真空吸盘110高速运转时从外槽1113中掉落，外槽113的外边缘处设有一圈挡墙1119以将外密封圈1116限制在外槽1113内。挡墙1119的高度低于外密封圈1116的高度，因此液体可以被喷洒在晶圆背面的外边缘。为了使聚集在外槽1113内的液体排出，挡墙1119的底部设有多个通孔1120。
内密封圈1115和外密封圈1116由耐腐蚀材料制成，这就意味着这种材料不会被喷洒到晶圆背面外边缘的液体腐蚀。这种材料可以是，例如氟橡胶、聚四氟乙烯(ptfe)等。当内密封圈1115和外密封圈1116分别置于内槽111和外槽1113中时，较佳地，外密封圈1116的高度高于内密封圈1115的高度。内密封圈1115和外密封圈1116之间的高度差小于或等于5％。内密封圈1115和外密封圈1116之间具有高度差的好处在于，当晶圆放置在真空吸盘110上时，晶圆首先接触到外密封圈1116，然后真空吸盘110抽真空来固定晶圆，以提高密封效果。
参考图1和图4至图5所示，介绍了将真空吸盘110抽真空以及向真空吸盘110提供压缩气体的一示例性实施例。真空吸盘110设有多个气体通道1121，每个气体通道1121的一端连接一个第一气孔1112和一个第二气孔1114以向气流槽1111和外槽1113提供压缩气体。每个气体通道1121的另一端与支撑台120内的气体走道121的一端相连通。支撑台120包括用来支撑真空吸盘110的水平台面125和与水平台面125相连接的竖轴126。支撑台120的竖轴126收容在支撑杆130内。驱动装置140与竖轴126相连并带动竖轴126在支撑杆130内旋转，而支撑杆130不旋转。气体走道121穿过支撑台120的水平台面125和竖轴126。气体走道121位于水平台面125内的一端与气体通道1121相连通，气体走道121位于竖轴126内的另一端与支撑杆130内环形的气室131相连。该环形气室131通过支撑杆130上的进气口132与压缩气体源相连。每个真空通道113和真空通道118分别与支撑台120内的真空走道123相连通，真空走道123穿过支撑台120的水平台面125和竖轴126。真空走道123位于水平台面125的一端与真空通道113和真空通道118相连通。真空走道123位于竖轴126内的一端与支撑杆130内的环形真空室133相连，该环形真空室133通过支撑杆130上的真空入口134与真空源相连。支撑台120的竖轴126与支撑杆130之间良好的气密性防止了真空泄露和压缩气体的泄露。通过在支撑杆130内设置环形气室131和环形真空室133，装置100可以在旋转状态下将真空吸盘110抽真空和为真空吸盘110提供压缩气体。
参考图8至图10所示，揭露了使用该装置100来去除晶圆160背面边缘处的薄膜。将晶圆160传送至真空吸盘110，且晶圆160的背面朝向真空吸盘110。使用预对准装置将晶圆160的中心与真空吸盘110的中心对齐，晶圆160的缺口与真空吸盘110的凹槽1117对齐。晶圆160的背面首先与外密封圈1116接触，然后打开真空源，通过真空通道113、真空通道118、真空走道123、环形真空室133以及真空入口134将真空吸盘110上由内密封圈1115所包围的区域与晶圆160形成的空间抽真空，以将晶圆160固定在真空吸盘110上。随后，打开压缩气体源，通过气体入口132、环形气室131、气体走道121和气体通道1121向第一气孔1112和第二气孔1114提供压缩气体，真空吸盘110上由内密封圈1115和外密封圈1116之间的区域与晶圆160所形成的空间充满压缩气体，从而使真空吸盘110上由内密封圈1115和外密封圈1116之间的区域与晶圆160所形成的空间内保持正压。在一个实施例中，正压为一个大气压。在另一个实施例中，正压大于一个大气压。较佳地，正压为1-1.5个大气压，较佳为1.2个大气压。压缩气体可以是氮气或清洁干燥空气等。在向晶圆160喷洒蚀刻剂之类的液体前，最好检测一下装置100的密封性是否满足要求。检测装置100的密封性的方法包括：将真空吸盘110抽真空并观察真空度是否改变，增大压缩气体的压强并观察压缩气体的压强是否改变。如果装置100的密封性能良好，驱动装置140驱动支撑台120和真空吸盘110以一定的速度旋转，旋转速度大约为50-1500rpm。喷嘴170用来向晶圆160的正表面喷洒蚀刻剂，在晶圆160边缘回流作用下，蚀刻剂流到晶圆160背面的边缘处。蚀刻剂和晶圆160背面边缘处的薄膜化学反应来去除薄膜。也可以使用另一喷嘴向晶圆160的背面边缘处喷洒蚀刻剂来去除晶圆160的背面边缘处的薄膜。在工艺过程中，使真空吸盘110上由内密封圈1115和外密封圈1116之间的区域与晶圆160所形成的空间内保持正压的好处在于防止蚀刻剂之类的液体流到晶圆160背面的中心区域。向第二气孔1114提供压缩气体的好处在于避免蚀刻剂之类的液体残留在外密封圈1116与晶圆160相接触的地方，因此，形成一气帘来阻止蚀刻剂渗透到晶圆160背面的中心区域。
晶圆160背面边缘处的薄膜去除以后，使用喷嘴170向晶圆160喷洒去离子水来清洗晶圆160。然后驱动装置140驱动支撑台120和真空吸盘110高速转动来甩干晶圆160，转动速度大约为1000-3000rpm。随后，较佳地，使用喷嘴180向晶圆160的表面喷洒氮气，进一步干燥晶圆160。最后，关闭压缩气体源，停止向第一气孔1112和第二气孔1114供应压缩气体。真空吸盘110释放晶圆160，从真空吸盘110上取走晶圆160。
参考图11至图13所示，揭示了本发明第二实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置。该装置200包括真空吸盘210、支撑台220、支撑杆230和驱动装置240。真空吸盘210固定在支撑台220上，支撑台220设置在支撑杆230上，驱动装置240带动支撑台220转动，从而带动真空吸盘210随支撑台220同步转动。
与装置100相比，装置200的真空吸盘210的内槽和外槽的截面为方形。使用内压圈2122和外压圈2123将内密封圈2115和外密封圈2116分别固定在内槽和外槽中。内密封圈2115和外密封圈2116的截面为l型。
参考图14至图16所示，揭示了本发明第三实施例的去除晶圆背面边缘薄膜的装置。该装置300包括真空吸盘310、支撑台320、支撑杆330和驱动装置340。真空吸盘310固定在支撑台320上，支撑台320设置在支撑杆330上，驱动装置340带动支撑台320转动，从而带动真空吸盘310随支撑台320同步转动。
与装置100相比，装置300的真空吸盘310的外槽3113为l型且设置在真空吸盘310的外边缘。在本实施例中，外槽3113中没有外密封圈，只有内槽311内设置有内密封圈3115。由于省略了外密封圈，因此不需要向外槽3113提供压缩气体，从而第二气孔也被省略。当晶圆放置在真空吸盘310上以去除晶圆背面边缘处的薄膜，将真空吸盘310上由内密封圈3115包围的区域与晶圆所形成的空间抽成真空以将晶圆固定在真空吸盘310上。将真空吸盘310上由内密封圈3115和外槽3113之间的区域与晶圆所形成的空间内充满压缩气体以使此空间内的气压大于大气压，从而防止液体流到晶圆背面的中心区域。
根据本发明的一实施例提供的去除晶圆背面边缘薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤1：将晶圆放置在装置的真空吸盘上；
步骤2：将真空吸盘上由设置在真空吸盘的内槽中的内密封圈包围的区域与晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上；
步骤3：向真空吸盘上内密封圈和设置在真空吸盘的外槽中的外密封圈之间的区域与晶圆所形成的空间提供压缩气体以使该空间内充满压缩气体，从而使此空间内保持正压；
步骤4：驱动真空吸盘以一速度转动；
步骤5：向晶圆背面的边缘喷洒蚀刻剂来去除晶圆背面边缘处的薄膜；
步骤6：清洗晶圆；
步骤7：干燥晶圆；
步骤8：停止向真空吸盘上内密封圈和外密封圈之间的区域与晶圆所形成的空间提供压缩气体；
步骤9：释放晶圆；
步骤10：从真空吸盘上取走晶圆。
在步骤1中，还进一步包括将晶圆中心与真空吸盘的中心对准，将晶圆的缺口与真空吸盘的凹槽对准。
在步骤3中，正压是一个大气压或者正压是1-1.5个大气压，较佳为1.2个大气压。压缩气体可以是氮气、清洁干燥空气等。
在向晶圆喷洒蚀刻剂等液体前，最好先检测装置的密封性是否满足要求。检测装置密封性的方法包括将真空吸盘抽真空并观察真空度是否改变，增大压缩气体的压强并观察压缩气体的压强是否改变。
在步骤4中，转速大约为50-1500rpm。
在步骤6中，还进一步包括向晶圆表面喷洒去离子水来清洗晶圆。
在步骤7中，还进一步包括高速旋转真空吸盘来甩干晶圆，转速大约是1000-3000rpm。随后，向晶圆表面喷氮气来干燥晶圆。
根据本发明的另一实施例提供的去除晶圆背面边缘薄膜的方法，包括以下步骤：
步骤20：将晶圆放置在装置的真空吸盘上；
步骤21：将真空吸盘上由设置在真空吸盘的内槽中的内密封圈包围的区域与晶圆所形成的空间抽真空以将晶圆固定在真空吸盘上；
步骤22：向真空吸盘上内密封圈和外槽之间的区域与晶圆所形成的空间提供压缩气体以使该空间内充满压缩气体，从而使此空间内的气压大于大气压；
步骤23：驱动真空吸盘以一速度转动；
步骤24：向晶圆背面的边缘喷洒蚀刻剂来去除晶圆背面边缘处的薄膜；
步骤25：清洗晶圆；
步骤26：干燥晶圆；
步骤27：停止向真空吸盘上内密封圈和外槽之间的区域与晶圆所形成的空间提供压缩气体；
步骤28：释放晶圆；
步骤29：从真空吸盘上取走晶圆。
在步骤20中，还进一步包括将晶圆的中心与真空吸盘的中心对准，将晶圆的缺口与真空吸盘的凹槽对准。
在步骤22中，真空吸盘上内密封圈和外槽之间的区域与晶圆所形成的空间内的气压是1-1.5个大气压，较佳为1.2个大气压。压缩气体可以是氮气、清洁干燥空气等。
在向晶圆喷洒蚀刻剂等液体前，最好先检测装置的密封性是否满足要求。检测装置密封性的方法包括将真空吸盘抽真空并观察真空度是否改变，增大压缩气体的压强并观察压缩气体的压强是否改变。
在步骤23中，转速大约为50-1500rpm。
在步骤25中，还进一步包括向晶圆表面喷洒去离子水来清洗晶圆。
在步骤26中，还进一步包括高速旋转真空吸盘来甩干晶圆，转速大约是1000-3000rpm。随后，向晶圆表面喷氮气来干燥晶圆。
本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。